CN112034678A - 一种修补光罩的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种修补光罩的方法及设备，利用激光穿过光罩护膜轰击光罩中透光型缺陷周围的不透光层，以使不透光层的不透光材料被轰击出来，透光型缺陷为不透光层中缺少不透光材料的区域。而后，利用轰击出来的不透光材料沉积至透光型缺陷上，从而在透光型缺陷上形成一层薄膜，降低光罩图形在光学上的线宽，达到修补光罩中的透光型缺陷的作用。这样，无需拆除光罩护膜，便可以实现对光罩的缺陷修补，简化修补缺陷的流程，提高工艺效率，而且由于无需拆除光罩护膜，节省光罩护膜的成本，无需占用较多的机台进行除胶清洗、修补及再次贴膜等操作，节省机台的资源，同时加快产品生产的进程。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种修补光罩的方法及设备。
背景技术
光罩(mask)，是芯片制造过程中光刻工艺所使用的图形母版，由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形，并通过曝光将图形转印到产品基板上。因此，光罩的质量直接影响芯片的质量。
光罩被检验出不合规格的透光型缺陷(peeling defect)时，通常是使用能量源(电子、离子、激光)与前驱气体进行沉积化学反应修补透光型缺陷。光罩经过第一次检验确认合格后进行光罩护膜(pellicle)的贴合，光罩护膜用于保护光罩的洁净，防止微粒子或挥发性气体污染光罩表面。在形成光罩护膜后还需要对光罩进行第二次检验，第二次检验中发现不合规格的透光型缺陷时，现有的修补透光型缺陷的方法是拆除光罩护膜，而后对光罩的缺陷进行修补。
但是，对光罩进行缺陷修补的过程需要在拆除光罩护膜之后，进行除胶清洗，再进行沉积修补，必要时还得再次确认光罩各项质量与光学检验，最后再进行一次清洗与光罩护膜贴合。整个流程冗长，并且会占用许多机台的资源。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种修补光罩的方法及设备，简化修补缺陷的流程，节省机台的资源。
为实现上述目的，本发明有如下技术方案：
一种修补光罩的方法，所述光罩上覆盖有光罩护膜；所述光罩包括：透光基板和所述透光基板上的不透光层；所述方法包括：
利用激光穿过所述光罩护膜轰击所述光罩中透光型缺陷周围的不透光层，以使所述不透光层的不透光材料被轰击出来；所述透光型缺陷为所述不透光层中缺少不透光材料的区域；
利用轰击出来的不透光材料沉积至所述透光型缺陷上，修补所述光罩中透光型缺陷。
可选的，还包括：
对修补后的光罩进行空间影像确认，确认所述修补后的光罩是否符合影像规格；
当所述修补后的光罩符合影像规格后，对所述修补后的光罩进行检验，判断所述修补后的光罩是否符合出货规格。
可选的，所述透光型缺陷的图形的空间影像线宽不超过正常图形的空间影像线宽的1.2倍。
可选的，所述激光为飞秒激光。
可选的，还包括通过以下方式形成所述光罩：
在所述透光基板上依次形成不透光层以及光刻胶层；
对所述光刻胶层分别进行曝光和显影处理，获得图案化的光刻胶层；
以所述图案化的光刻胶层为遮蔽，刻蚀所述不透光层，形成光罩。
可选的，所述对所述光阻层进行曝光处理，具体包括：
采用193nm波长的光刻机对所述光刻胶层进行曝光处理。
可选的，所述光罩护膜材料为铁氟龙。
可选的，所述透光基板为石英玻璃，所述不透光材料为MoSi。
一种修补光罩的设备，包括：
激光器和反应腔体；
所述反应腔体内放置有光罩；所述光罩包括：透光基板和所述透光基板上的不透光层；所述光罩上覆盖有光罩护膜；
所述激光器发射激光，所述激光通过反应腔体的入口穿过所述光罩护膜轰击所述光罩中透光型缺陷周围的不透光层，以使所述不透光层的不透光材料轰击出来；所述透光型缺陷为所述不透光层中缺少不透光材料的区域；轰击出来的不透光材料在反应腔体内沉积至所述透光型缺陷上修补，所述光罩中透光型缺陷。
本发明实施例提供的一种修补光罩的方法，利用激光穿过光罩护膜轰击光罩中透光型缺陷周围的不透光层，以使不透光层的不透光材料被轰击出来，透光型缺陷为不透光层中缺少不透光材料的区域。而后，利用轰击出来的不透光材料沉积至透光型缺陷上，从而在透光型缺陷上形成一层薄膜，降低光罩图形在光学上的线宽，达到修补光罩中的透光型缺陷的作用。这样，无需拆除光罩护膜，便可以实现对光罩的缺陷修补，简化修补缺陷的流程，提高工艺效率，而且由于无需拆除光罩护膜，节省光罩护膜的成本，无需占用较多的机台进行除胶清洗、修补及再次贴膜等操作，节省机台的资源，同时加快产品生产的进程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1-6示出了根据本发明实施例一种光罩形成的结构示意图；
图7示出了根据本发明实施例光罩修补之前和光罩修补之后的空间影像对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术的描述，对光罩进行缺陷修补的过程需要在拆除光罩护膜之后，进行除胶清洗，再进行沉积修补，必要时还得再次确认光罩各项质量与光学检验，最后再进行一次清洗与光罩护膜贴合。整个流程冗长，并且会占用许多机台的资源。
为此，本申请提供一种修补光罩的方法，利用激光穿过光罩护膜轰击光罩中透光型缺陷周围的不透光层，以使不透光层的不透光材料被轰击出来，透光型缺陷为不透光层中缺少不透光材料的区域。而后，利用轰击出来的不透光材料沉积至透光型缺陷上，从而在透光型缺陷上形成一层薄膜，降低光罩图形在光学上的线宽，达到修补光罩中的透光型缺陷作用。这样，无需拆除光罩护膜，便可以实现对光罩的缺陷修补，简化修补缺陷的流程，提高工艺效率，而且由于无需拆除光罩护膜，节省光罩护膜的成本，无需占用较多的机台进行除胶清洗、修补及再次贴膜等操作，节省机台的资源，同时加快产品生产的进程。
为了便于理解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的说明。
在半导体芯片的制造过程中，光刻工艺决定半导体芯片制造工艺的先进程度，光刻工艺需要一整套相互间能够精确对准、具有特定图形的光刻掩膜板，即光罩。光罩上印制有集成电路设计版图的几何图形，光刻工艺便是将光罩上的几何图形转印至晶圆上，形成晶圆上的电路图形。在芯片的制造过程中需要经过十几甚至几十道光刻工序，每道光刻工艺都需要用到一块光罩，每块光罩的质量都直接影响晶圆上光刻图形的质量，进而影响芯片的成品率。因此，光罩上的图形需要较为完整才能呈现出集成电路设计版图的完整图案。而不完整的图形转印至晶圆上，会造成晶圆成品的质量不合格。因此，对光罩的缺陷检验以及缺陷修补尤为重要。通常在对光罩进行第一次检验时，若检验出不合格的透光型缺陷，直接使用能量源搭配前驱气体进行沉积化学反应进行缺陷的修补。在第一次检验合格后，在光罩上覆盖光罩护膜，光罩护膜用于保护光罩的洁净，防止微粒子或挥发性气体污染光罩表面，没有光罩护膜的保护，光罩很容易污染上微尘并在晶圆上形成失真的影像，即在晶圆上产生瑕疵。但是在光罩上形成光罩护膜的过程中可能会对光罩造成损伤，使得光罩中产生透光型缺陷等。因此还需要对光罩进行第二次检验，若第二次检验时，光罩存在透光型缺陷，需要针对光罩护膜下的光罩中的透光型缺陷进行修补。
在步骤S01中，利用激光穿过光罩护膜140轰击光罩100中透光型缺陷121周围的不透光层120，以使不透光层120的不透光材料被轰击出来。
本申请实施例中，光罩100包括透光基板110以及透光基板110上的不透光层120，透光基板110例如可以为石英玻璃或其他材料的透明基板，不透光层120例如可以为硅化钼(MoSi)、氧化铬(CrO)、硅酸锆(ZrSiO)或者氮化硅(SiN)等。本实施例中，形成光罩100的方法可以为，在透光基板110上形成不透光层120，例如可以通过化学气相沉积、物理气相沉积等。在不透光层120上形成光刻胶层130，参见图1所示，而后对光刻胶层130依次进行曝光处理和显影处理。具体的，可以为，利用电子束或激光直接照射到光刻胶层130上，被照射的光刻胶层130发生反应，随后采用特定溶剂去除未被光线照射的光刻胶层130或者被光线照射的光刻胶层130，从而实现光罩图形转移至光刻胶层130上，即获得图案化的光刻胶层130，参见图2所示。而后，以图案化的光刻胶层130为遮蔽，刻蚀不透光层120，形成光罩100，参考图3所示。随后，可以去除光刻胶层130，参考图4所示。在具体的实施例中，可以采用193nm波长的光刻机对光刻胶层130进行曝光处理。
本申请实施例中，光罩护膜140覆盖于光罩100上，具体的，光罩护膜140可以覆盖于光罩100中的不透光层120上。光罩护膜140材料例如可以为含铁氟龙的薄膜和框架。本申请实施例中，在光罩100上覆盖光罩护膜140之后检测到光罩100中存在透光型缺陷121后，参见图5所示，利用激光穿过光罩护膜140轰击光罩100中透光型缺陷121周围的不透光层120，以使不透光层120的不透光材料被轰击出来。透光型缺陷121是指缺陷图型的透光区域略大于正常图形，缺陷图像通常为小方块图形，缺陷图型的空间影像线宽不超过正常图形的空间影像线宽的1.2倍。缺陷过大时，需要轰击透光型缺陷121周围不透光层120表面过多的不透光材料，会对不透光层120造成一定的损害，影响不透光层120的避光效果。
具体的，利用激光发射器发射激光，激光穿过光罩护膜140打在透光型缺陷121周围的不透光层120表面，不透光层120表面的部分不透光材料之间的键结被打断，使得键结被打断的部分不透光材料被轰击出来。在具体的实施例中，可以通过控制激光的能量控制不透光层120表面被轰击出来的不透光材料的数量，在透光型缺陷121面积较大时，可以增大激光的能量，使得不透光层120表面被轰击出来的不透光材料较多，在透光型缺陷121面积较小时，可以减小激光的能量，使得不透光层120表面被轰击出来的不透光材料较少。
本实施例中，激光可以采用飞秒激光，飞秒激光的脉冲周期非常短但是瞬时功率非常大，而且可以聚焦至较小的空间区域。并且由于飞秒脉冲的功率密度高、时间短，飞秒激光在一瞬间便可以去除表面的原子，不会在材料表面留下扰动层。
在步骤S02中，利用轰击出来的不透光材料沉积至透光型缺陷121上，修补光罩100中的透光型缺陷121。
本申请实施例中，激光轰击出来的不透光材料会发生沉积，由于激光轰击不透光层120表面的部分不透光材料，沉积至透光型缺陷121上,由于在透光型121缺陷上形成一层薄膜，，参考图6所示，能够降低光罩图形在在空间影像测量系统(aerial imagemeasurement system，AIMS)光学上的线宽，从而实现光罩100中透光型缺陷121的修补，这样透光型缺陷121的位置覆盖有不透光材料，从而使得光罩100图形能够较为完整的转印至晶圆上。
本实施例中，在对光罩100中的透光型缺陷121进行修补之后，可以对修补后的光罩再次进行空间影像(AIMS)确认，通过空间影像判断修补后的光罩是否符合影像规格(AIMS specification)，可以通过空间影像测量系统获得修补后的光罩的影像，而后将影像与标准影像进行对比，判断是否符合影像规格，参考图7所示，图7(a)表示修补之前的光罩空间影像，图7(b)表示修补之后的光罩空间影像。当修补后的光罩符合影像规格后，进一步对修补后的光罩进行品质检验，判断修补后的光罩是否符合出货规格。
以上对本申请实施例提供的一种修补光罩的方法进行了详细的描述，利用激光穿过光罩护膜轰击光罩中透光型缺陷周围的不透光层，以使不透光层的不透光材料被轰击出来，透光型缺陷为不透光层中缺少不透光材料的区域。而后，利用轰击出来的不透光材料沉积至透光型缺陷上，从而在透光型缺陷上形成一层薄膜，降低光罩图形在光学上的线宽，达到修补光罩中的透光型缺陷的作用。这样，无需拆除光罩护膜，便可以实现对光罩的缺陷修补，简化修补缺陷的流程，提高工艺效率，而且由于无需拆除光罩护膜，节省光罩护膜的成本，无需占用较多的机台进行除胶清洗、修补及再次贴膜等操作，节省机台的资源，同时加快产品生产的进程。
本申请实施例还提供一种修补光罩的设备，包括：
激光器和反应腔体；
反应腔体内放置有光罩；光罩包括：透光基板和透光基板上的不透光层；光罩上覆盖有光罩护膜；
激光器发射激光，激光通过反应腔体的入口穿过光罩护膜轰击光罩中透光型缺陷周围的不透光层，以使所述不透光层的不透光材料轰击出来；透光型缺陷为所述不透光层中缺少不透光材料的区域；轰击出来的不透光材料在反应腔体内沉积至透光型缺陷上修补光罩中透光型缺陷。
本实施例中，可以通过飞秒激光器发射飞秒激光，飞秒激光通过反应腔体的入口穿过光罩上的光罩护膜，轰击光罩中透光型缺陷周围的不透光层，不透光层表面的不透光材料被轰击出来，而后在反应腔体内发生沉积，沉积至光罩中的透光型缺陷上，从而弥补透光型缺陷上不透光材料的缺失，使得光罩中的透光型缺陷被修补，进而后续能够将光罩图形完整的转印至晶圆上。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种修补光罩的方法，其特征在于，所述光罩上覆盖有光罩护膜；所述光罩包括：透光基板和所述透光基板上的不透光层；所述方法包括：
利用激光穿过所述光罩护膜轰击所述光罩中透光型缺陷周围的不透光层，以使所述不透光层的不透光材料被轰击出来；所述透光型缺陷为所述不透光层中缺少不透光材料的区域；
利用轰击出来的不透光材料沉积至所述透光型缺陷上，修补所述光罩中透光型缺陷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对修补后的光罩进行空间影像确认，确认所述修补后的光罩是否符合影像规格；
当所述修补后的光罩符合影像规格后，对所述修补后的光罩进行检验，判断所述修补后的光罩是否符合出货规格。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述透光型缺陷的图形的空间影像线宽不超过正常图形的空间影像线宽的1.2倍。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述激光为飞秒激光。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括通过以下方式形成所述光罩：
在所述透光基板上依次形成不透光层以及光刻胶层；
对所述光刻胶层分别进行曝光和显影处理，获得图案化的光刻胶层；
以所述图案化的光刻胶层为遮蔽，刻蚀所述不透光层，形成光罩。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述光阻层进行曝光处理，具体包括：
采用193nm波长的光刻机对所述光刻胶层进行曝光处理。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光罩护膜材料为铁氟龙。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述透光基板为石英玻璃，所述不透光材料为MoSi。
9.一种修补光罩的设备，其特征在于，包括：
激光器和反应腔体；
所述反应腔体内放置有光罩；所述光罩包括：透光基板和所述透光基板上的不透光层；所述光罩上覆盖有光罩护膜；
所述激光器发射激光，所述激光通过反应腔体的入口穿过所述光罩护膜轰击所述光罩中透光型缺陷周围的不透光层，以使所述不透光层的不透光材料轰击出来；所述透光型缺陷为所述不透光层中缺少不透光材料的区域；轰击出来的不透光材料在反应腔体内沉积至所述透光型缺陷上修补所述光罩中透光型缺陷。
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